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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines von einem gebläseunterstützten Brenner beheizten Kessels gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches.
Um eine schadstoffarme und stabile Verbrennung sowie einen kondensatfreien Betrieb über den gesamten Belastungsbereich eines gebläseunterstützten Gaswandgerätes oder Kessels zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, unabhängig vom angebundenen Abgas-Frischluftsystem die Luftzahl der entsprechenden Belastung anzupassen. Bei bekannten derartigen Verfahren ist entweder eine Luftzahlsteuerung unter Verwendung einer zuvor gemessenen Druckverlustkennlinie des Luft-Abgassystems vorgesehen oder es wird die Luftzahl geregelt, indem über eine Eingangsregelgrösse wie z.B. Oberflächentemperatur der Brenneroberfläche oder Temperatur der Flamme durch einen Infrarot-Sensor Rückschlüsse auf die aktuelle Luftzahl gezogen und entsprechend nachgeregelt wird.
Bei beiden bekannten Verfahren ergibt sich ein sehr hoher apparativer Aufwand.
Aus der US 4 962 749 ist ein System bekannt, bei dem durch Variation der Primärluft eine Umstellung von Erdgas auf Propan möglich ist. Die Brenner befinden sich derart unmittelbar vor den Wärmeaustauschern, dass keine Sekundärluftanteile angesaugt werden. Eine Regulierung der Sekundärluft zur Vermeidung von Kondensation im Abgassystem ist mit einer derartigen Vorrichtung nicht möglich.
Die US 4 703 747 befasst sich mit der Minimierung der Wärmeverluste durch Vermeidung zu hoher Luftüberschüsse. Die Luftmenge wird indirekt durch eine Druckmessung gemessen. Es wird keine Temperatur stromab des Wärmetauschers erfasst und keine Massnahme zur Kondensationsvermeidung durchgeführt.
Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das sich einfach und mit geringem apparativen Aufwand durchführen lässt. Dabei soll eine sichere und Schadstoffarme Verbrennung auch bei einer Veränderung der Gaszusammensetzung, z. B. durch Flüssiggas-Luft-Zumischung im Winter, oder des Druckverlaufs des Abgas-Frischluftsystems gewährleistet sein.
Erfindungsgemäss wird dies bei dem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.
Bei einem solchen Verfahren können bei gebläseunterstützen Gaswandgeräten oder Kesseln Brenner eingesetzt werden, die mit einer bestimmten Luftzahl Apnmar betrieben werden. Der dabei entstehende Abgasmassenstrom und die Abgastemperatur TBrenner, Abgas ist in erster Linie lediglich abhängig von der Belastung und der verwendeten Gasart. Bevor das Abgas des Brenners in den Wärmetauscher gelangt, wird ein bestimmter Massenstrom Frischluft bzw. Sekundärluft beigemischt, um einen stabilen Gerätebetrieb zu gewährleisten. Das hierbei entstehende Abgas-Luft-Gemisch hat die Luftzahl #Gesamt. Der Massenstrom der beigemischten Sekundärluft ist abhängig von Fertigungstoleranzen und der Gebläseleistung.
Da die Abgastemperatur T Abgas, Schacht lediglich abhängig von dem Massenstrom und der Temperatur der zugemischten Sekundärluft, sowie der Abkühlung im Primär-Wärmetauscher ist, kann somit die Abgastemperatur TAbgas, Schacht als Mass für die zu regelnde Luftzahl Apnmar angesehen werden. Da die Luftzahl Apnmär stromauf und stromab des Primär-Wärmetauschers gleich ist und der PrimärWärmetauscher lediglich einen bestimmten Energiestrom dem Abgas entzieht, kann die Abgastemperatur TAbgas ebenfalls als Mass für die zu regelnde Luftzahl AGesamt angesehen werden.
Es wird erfindungsgemäss daher die Luftzahl AGesamt indirekt über eine Sollvorgabe der Abgastemperatur TAbgas oder TAbgas. Schacht gesteuert. Die Sollvorgabe der Abgastemperatur TAbgas oder TAbgas. Schacht variiert nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäss dem ersten abhängigen Anspruch je nach dem aktuellen Betriebszustand des Gerätes. Dieser ist abhängig von der Belastung des Brenners, der Vor- und Rücklauftemperatur des Primär-Wärmetauschers (TVorlauf
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und TR#cklauf), dem Wasserdurchsatz des Primär-Wärmetauschers sowie der Frischlufttemperatur TLuft. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders einfache Verfahrensführung.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 kann der zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in der Praxis notwendige apparative Aufwand besonders gering gehalten werden.
Um die gewünschte Luftzahl #Gesamt zu erreichen, werden diese Betriebsparameter einschliesslich der Abgastemperatur TAbgas oder TAbgas. Schacht bestimmt und anschliessend die Lüfterdrehzahl entsprechend variiert, bis die Soll-Abgastemperatur erreicht ist.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 schematisch ein Heizgerät mit einem gebläseunterstützten Brenner, Fig. 2 und 3 schematisch verschiedene Durchführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens.
Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelteile.
Ein Heizgerät weist einen Brenner 1 auf, der in einem Brennraum 2 angeordnet ist, in dem auch ein Primär-Wärmetauscher 3 angeordnet ist.
Ein Gebläse 5 ist saugseitig an eine Abgashaube 4 angeschlossen und unterstützt den Brenner 1.
Der Brenner 1 ist über eine Gasleitung 6 mit Gas versorgt, wobei dem Gas Primärluft zugemischt wird.
Der Brenner 1 arbeitet mit einer Luftzahl Apnmar Den Abgasen des Brenners 1 wird zur Erzielung eines stabilen Betriebes Sekundärluft 7 zugemischt, sodass sich für das so gebildete AbgasLuft-Gemisch eine Luftzahl #Gesmat ergibt.
Dieses Gemisch beaufschlagt den Primär-Wärmetauscher 3 und weist eine Temperatur TAbgas, Schacht auf. Durch die Beaufschlagung des Primär-Wärmetauschers 3 sinkt der Energieinhalt QAbgas des Abgas-Luftgemisches und dessen Temperatur auf TAbgas.
Die Abgastemperatur im Brennraum 2 wird von einem Temperatursensor 11erfasst und über eine Verbindungsleitung 111an eine Regelung 8 weitergeleitet. Auch die Signale des Vorlaufund Rücklauf-Temperatursensors 15,16, des Volumenstromsensors 14, des Gebläsedurchsatzsensors 13, Luft- sowie Abgastemperatursensors 12 werden über Verbindungsleitungen 151, 161, 141,131, 101 und 121 an die Regelung 8 weitergegeben. Die Regelung 8 ermittelt unter Einbindung des Kennlinienfeldes 9 die erforderliche Drehzahländerung des Gebläses 5 und gibt gegebenenfalls über die Verbindungsleitung 51 das Signal zur Erhöhung oder Absenkung der Gebläsedrehzahl.
Gemäss der Verfahrensführung nach der Fig. 2 wird die Luftzahl AGesamt indirekt über eine Sollvorgabe der Abgastemperatur TAbgas oder TAbgas, Schacht gesteuert, indem die Abgastemperatur durch Erhöhung oder Absenkung der Gebläsedrehzahl der Solltemperatur angeglichen wird. Die Abgastemperatur variiert je nach dem aktuellen Betriebszustand des Gerätes, der von der Belastung des Brenners 1, der Vorlauf- und Rücklauftemperatur des den Primär-
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des Primär-Wärmetauschers 3 sowie der Frischlufttemperatur TLuft abhängig ist. Diese Werte werden in bekannter Weise gemessen.
Aus diesen Werten kann nach einem Kennlinienfald, das der Hersteller festlegt, die Solltemperatur des Abgases TAbgas soll bestimmt werden. Alternativ ist eine Berechnung dieses Sollwertes
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mittels eines Algorithmus möglich.
Nach der Verfahrensführung nach der Fig. 3 erfolgt die Ermittlung der erforderlichen Luftzahl Gesamt und der Solltemperatur des Abgases TAbgas soll aus zuvor im Labor ermittelten ermittelten Kennlinienfeldern. Bei Betrieb des Kessels ergibt sich aufgrund von Fertigungstoleranzen und unterschiedlichen Gasqualitäten ein oberes und unteres Toleranzband für die Luftzahl.
Vorzugsweise durch grosse Spalte für den Eintritt der Sekundärluft und niederkalorische Brenngase ergibt sich ein Anstieg der Gesamtluftzahl Agesamt- Kleine Spalte und hochkalorische Brenngase führen zu einer Absenkung der Gesamtluftzahl Agesamt. Hierdurch wird das obere und untere Toleranzband der Luftzahl festgelegt. Bei Variationen der Luftzahl ergibt sich durch den unterschiedlichen Inertgasanteil eine Veränderung der Abgastemperatur ; ist charakteris- tisch für die Luftzahl unter Berücksichtigung der Belastung.
Ergibt sich z. B. eine für die Belastung zu niedrige Abgastemperatur, die auf eine zu hohe Luftzahl zurückzuführen ist, so wird die Lüfterleistung bzw. -drehzahl reduziert und auf diese Weise die Abgastemperatur erhöht und die Luftzahl reduziert.
Patentansprüche : 1. Verfahren zur Steuerung eines von einem Gebläse (5) unterstützten Brenners (1), der in einen beheizten Kessel oder Wasserheizer einen Wärmetauscher (3) beaufschlagt, bei welchem Verfahren der Brenner (1) mit einer bestimmten Luftzahl Apnmär betrieben wird und dem Abgasmassenstrom des Brenners (1) vor dem Wärmetauscher (3) Sekundärluft (7) beigemischt wird, wodurch sich eine Luftzahl AGesamt ergibt und die Abgastemperatur TAbgas, TAbgas Schacht erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sollvorgabe für die Abgastem- peratur TAbgas. TAbgas Schacht in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand des Kessels oder Wasserheizers erfolgt und die Drehzahl des Gebläses (5) zur Erreichung der vorge- gebenen Abgastemperatur TAbgas, TAbgas Schacht variiert wird.
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The invention relates to a method for controlling a heated by a fan-assisted burner boiler according to the preamble of the independent claim.
In order to ensure a low-emission and stable combustion and a condensate-free operation over the entire load range of a fan-assisted gas wall device or boiler, it is advantageous, regardless of the connected exhaust fresh air system to adjust the air ratio of the corresponding load. In known such methods either an air-fuel ratio control is provided by using a previously-measured pressure-loss characteristic of the air-exhaust system or the air-fuel ratio is controlled by controlling an input control variable such as an input variable. Surface temperature of the burner surface or temperature of the flame by an infrared sensor draw conclusions on the current air ratio and readjusted accordingly.
In both known methods results in a very high expenditure on equipment.
US Pat. No. 4,962,749 discloses a system in which a change from natural gas to propane is possible by varying the primary air. The burners are located so directly in front of the heat exchangers that no secondary air components are sucked in. A regulation of the secondary air to avoid condensation in the exhaust system is not possible with such a device.
US 4,703,747 is concerned with minimizing heat losses by avoiding excessive air surplus. The amount of air is measured indirectly by a pressure measurement. No temperature is detected downstream of the heat exchanger and no action is taken to avoid condensation.
The aim of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art and to propose a method of the type mentioned, which can be carried out easily and with little equipment. Here is a safe and low-pollutant combustion even with a change in the gas composition, eg. B. be ensured by LPG-air mixing in winter, or the pressure curve of the exhaust fresh air system.
According to the invention, this is achieved in the method of the type mentioned by the characterizing features of the independent claim.
In such a method can be used in blower-assisted gas wall devices or boilers burners, which are operated with a certain air ratio Apnmar. The resulting exhaust gas mass flow and the exhaust gas temperature TBrenner, exhaust gas is primarily only dependent on the load and the type of gas used. Before the exhaust gas from the burner enters the heat exchanger, a certain mass flow of fresh air or secondary air is added to ensure stable operation of the device. The resulting exhaust-air mixture has the air ratio #Total. The mass flow of the admixed secondary air is dependent on manufacturing tolerances and the blower output.
Since the exhaust gas temperature T exhaust gas, shaft is only dependent on the mass flow and the temperature of the mixed secondary air, and the cooling in the primary heat exchanger, thus the exhaust gas temperature TAbgas, shaft can be regarded as a measure of the regulated air ratio Apnmar. Since the air ratio Apnmär upstream and downstream of the primary heat exchanger is the same and the primary heat exchanger only withdraws a certain energy flow to the exhaust gas, the exhaust gas temperature TAbgas can also be considered as a measure of the regulated air number AGesamt.
According to the invention, therefore, the air ratio is total indirectly via a target specification of the exhaust gas temperature TAbgas or TAbgas. Controlled shaft. The target specification of the exhaust gas temperature TAbgas or TAbgas. Shaft varies according to a further feature of the invention according to the first dependent claim depending on the current operating state of the device. This depends on the load of the burner, the flow and return temperature of the primary heat exchanger (TVorlauf
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and TR # cklauf), the water flow rate of the primary heat exchanger and the fresh air temperature TLuft. In this way, a particularly simple procedure results.
Due to the features of claim 3 of the necessary to carry out the inventive method in practice equipment expense can be kept particularly low.
In order to achieve the desired air ratio #Total, these operating parameters including the exhaust gas temperature TAbgas or TAbgas. Well determined and then the fan speed varies accordingly until the target exhaust gas temperature is reached.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. 1 schematically shows a heater with a fan-assisted burner, FIGS. 2 and 3 schematically show various embodiments of the method according to the invention.
The same reference numerals in all figures mean the same items.
A heater has a burner 1, which is arranged in a combustion chamber 2, in which a primary heat exchanger 3 is arranged.
A fan 5 is connected to the suction side of an exhaust hood 4 and supports the burner. 1
The burner 1 is supplied via a gas line 6 with gas, wherein the gas is mixed with primary air.
The burner 1 operates with an air ratio Apnmar The exhaust gases of the burner 1 is added to achieve a stable operation secondary air 7, so that there is an air ratio #Gesmat for the thus formed exhaust air mixture.
This mixture acts on the primary heat exchanger 3 and has a temperature TAbgas, shaft. By acting on the primary heat exchanger 3, the energy content QAbgas of the exhaust air-air mixture and its temperature drops to TAbgas.
The exhaust gas temperature in the combustion chamber 2 is detected by a temperature sensor 11 and forwarded via a connecting line 111 to a controller 8. The signals of the flow and return temperature sensor 15,16, the volume flow sensor 14, the blower flow sensor 13, air and exhaust gas temperature sensor 12 are passed via connecting lines 151, 161, 141,131, 101 and 121 to the controller 8. The control 8 determines the required speed change of the blower 5 by incorporating the characteristic field 9 and optionally outputs the signal for increasing or decreasing the blower speed via the connecting line 51.
2, the air ratio AGesamt is controlled indirectly via a target specification of the exhaust gas temperature TAbgas or TAbgas, shaft by the exhaust gas temperature is adjusted by increasing or decreasing the fan speed of the set temperature. The exhaust gas temperature varies according to the current operating state of the device, which depends on the load of the burner 1, the flow and return temperature of the primary
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of the primary heat exchanger 3 and the fresh air temperature TLuft is dependent. These values are measured in a known manner.
From these values, the target temperature of the exhaust gas TAbgas should be determined according to a characteristic curve which the manufacturer specifies. Alternatively, a calculation of this setpoint
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possible by means of an algorithm.
According to the process control according to FIG. 3, the determination of the required air ratio is made as a whole and the setpoint temperature of the exhaust gas TAbgas is determined from previously determined characteristic curves in the laboratory. When operating the boiler results in an upper and lower tolerance band for the air ratio due to manufacturing tolerances and different gas qualities.
Preferably by large gaps for the entry of the secondary air and low calorific combustion gases results in an increase in the total number of air A total- small column and high calorie fuel gases lead to a reduction in the total air total. This determines the upper and lower tolerance band of the air ratio. In the case of variations in the air ratio, the difference in inert gas results in a change in the exhaust gas temperature; is characteristic of the air ratio considering the load.
If z. B. one for the load too low exhaust gas temperature, which is due to an excessive air ratio, the fan power or speed is reduced and thus increases the exhaust gas temperature and reduces the air ratio.
1. A method for controlling a burner (1) supported by a fan (1), which acts in a heated boiler or water heater, a heat exchanger (3), in which method the burner (1) with a certain air ratio Apnmär is operated and The exhaust gas mass flow of the burner (1) before the heat exchanger (3) secondary air (7) is admixed, resulting in an air ratio total and the exhaust gas temperature TAbgas, TAbgas shaft is detected, characterized in that a target specification for the exhaust gas temperature TAbgas. TAbgas shaft depending on the current operating state of the boiler or water heater takes place and the speed of the blower (5) to achieve the predetermined exhaust gas temperature TAbgas, TAbgas shaft is varied.